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    科學家研制鈦納米顆粒纖維墊 吸附清除水中污染物

    來源:   作者:  時間:2018-03-23  瀏覽:次

    據外媒報道,萊斯大學的研究人員們發明了一種新的“纖維墊”,它的神奇之處是可以吸附并破壞水中的污染物。這種“凈化器”由嵌入聚合物纖維中的二氧化鈦納米粒子組成。 測試中,研究團隊證明了這種材料確實可以吸附污染物。不過用的不是水,而是將二氧化鈦納米顆粒暴露在紫外線下,才能消滅污染物。與其它系統相比,這種設計更加快速、安全、且節能。

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    實際上,二氧化鈦是一種相當高產的凈化材料。

    當暴露在紫外光下的時候,它可以成為光催化劑,釋放出活性氧(ROS)來分解污染物。 多年來,這種能力已經被應用于微流體過濾器、建筑吸煙面板、以及讓我們可以在陽光下晾曬衣物的織物涂層。

    本例中,二氧化鈦納米顆粒被嵌入高滲透聚乙烯纖維板中,以清除和殺死干擾物。鑒于纖維本身的疏水性(防水),意味著它們不會吸收水分、但是會吸走污染物。

    在這些墊子吸附了污染物之后,再用紫外光對其進行照射,即可觸發破壞污染物的光催化反應。二氧化鈦早已在水處理中使用,但通常需要將大量的原料添加到廢水中(形成泥漿)。

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    在嵌入的二氧化鈦納米顆??計蘋滴廴疚鎦?,纖維墊可以先行吸附。

    完成光催化這個步驟之后,處理過的水需要再從泥漿中濾出,結果既困難又低效。 研究作者之一的 Pedro Alvarez 表示,當前的光催化處理在效率上有兩大限制:

    首先,產生的氧化劑比目標污染物要豐富得多,所以無法破壞污染物。其次,需要耗費大量的時間和金錢來保持和分離漿狀的光催化劑,防止其泄露到處理過后的水中。

    在某些情況下,過濾泥漿的能源成本,甚至遠超紫外光所需。有鑒于此,研究團隊通過固定催化劑來化解,讓它易于重用和保留 ——“我們不允許它從墊子里濾出并影響到水”。

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    二氧化鈦納米顆粒進入了紡織物的氣孔

    除了速度更快,研究人員還稱新技術可以節省更過的能源,尤其是應付更臟的水的時候。從蒸餾水到水處理工廠的廢水,纖維墊只需增加兩倍的能量。(相比之下,漿液需要 11 倍)

    如果污染太厚、紫外光難以抵達納米顆粒所在的位置,新技術也支持兩步處理。 Alvarez 表示,如果水渾濁,那么光的滲透會是一種挑戰,這就很有必要了:

    你可以把被墊子吸附的污染物清除掉,接著把它轉移到另一個有更干凈水的反應堆里,然后將污染物破壞掉、把墊子清理干凈、再拿回來繼續使用。

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